本技术涉及微生物学领域,专注于捕食性爬管菌的利用,以实现植物病害的生物防治。菌株NSE202已在中国微生物菌种保藏中心进行保藏,标志着其在生物防治领域的潜在价值。
背景技术
植物病害是严重危害农业生产的自然灾害之一,对作物的生长发育和产量有较大的影响,造成巨大的经济损失,据统计全球主要农作物的病害损失约占作物总产量的20%~40%,每年直接经济损失高达数十亿美元,其中70%~80%的病害由病原真菌所致。
目前,农业生产上的植物病害主要以化学防治为主,而过度依赖和滥用化学农药产生了有害生物抗药性、农药残留超标、环境污染等一系列问题,严重影响农业的绿色可持续发展。相关研究和实践表明,利用微生物活体及其活性物质研制成生物菌剂防治植物病害,优良的菌剂产品能达到优于或相当于化学农药的良好防效,具有选择性强、不易产生抗药性,安全高效、环境友好等突出优势,符合农业可持续发展的要求,已逐渐成为植物病害防治的重要手段。
近年来,受到关注比较多的生防微生物主要来自于假单胞菌、芽胞杆菌、伯克氏菌、溶杆菌和木霉菌等,所涉及的抗菌作用主要包括分泌抗菌次级代谢物、生态位或者资源竞争、分泌抗菌蛋白等。然而,生防微生物进入环境中受到环境因子的多变性、植物与微生物互作过程中的免疫识别以及植物根际调控等多因素的影响,使得生防微生物在开放环境中存在难以定殖、防治效果不稳定等问题,导致生物菌剂的实际应用受到一定程度的限制。
实际上,在虫害或动物病害的生物防治中,利用其天敌和捕食关系进行生物防治,可达到较好的防治效果。微生物中也存在一些捕食者。包括吸血球菌、蛭弧菌、噬菌弧菌、Micavibrio、Daptobacter、拟杆菌和粘细菌等。其中,蛭弧菌能够直接入侵细胞周质空间实现对革兰氏阴性细菌的捕食,被广泛应用于养殖产业中改善水质和治疗水生动物细菌性疾病等方面。粘细菌是一类具有广谱捕食能力的革兰氏阴性细菌,它往往以群体滑行的方式来对猎物进行感知,后分泌大量水解酶或次级代谢产物来实现对多种细菌和真菌的捕食,在植物病害生物防治方面表现出潜在的应用价值。
爬管菌属(Herpetosiphon)是绿弯菌门中唯一具有捕食性的类群,在进化中属于深度分支的细菌类群。其广泛分布于土壤、淡水和腐烂的有机物,可以在固体表面滑行运动,通过狼群攻击模式实现对猎物的围捕,分泌大量水解酶来实现对多种细菌和真菌的捕食。此外爬管菌还能产生丰富的新型次级代谢产物,具有多重抗菌机制。
目前爬管菌属仅包括Herpetosiphon aurantiacus,Herpetosiphongeysericola,Herpetosiphon giganteus,Herpetosiphon.gulosus和Herpetosiphonllansteffanensis5个种的微生物类群。研究发现,该属所有已发现的种都具有捕食功能,捕食对象相当广泛。但目前所报道的被捕食微生物多涉及人和动物致病菌,其应用也仅限于公共卫生领域,比如专利号为202110820711.3的中国专利公开了一种捕食爬管菌及其在制备抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌药物中的应用。而关于爬管菌属微生物对于不同植物病原微生物的抗菌活性及在植物病害生物防治方面的应用还未见报道。因此,开展对爬管菌属微生物对于不同植物病原微生物的抗菌活性的研究,开发爬管菌属微生物在植物病害生物防治方面的应用,对于植物病害的生物防治具有重要的意义。
实现思路